一种智能变色窗帘、加工方法及智能控制系统
技术领域
本发明涉及一种智能变色窗帘，该智能变色窗帘的其加工方法以及采用该智能变色窗帘的智能控制系统。
背景技术
窗帘是室内设计的一个方面，窗帘织物除具有遮光、隔音等一定的功能外，对室内环境的格调、气氛、意境等方面起很大的装饰、协调作用。近年随着时代的发展，窗帘设计越来越人性化，更多地考虑用户的心理感受，重视情感体验与情感交流。智能窗帘是带有一定自我反应、调节、控制功能的窗帘，但是目前市场上的智能窗帘大多为智能雨控、智能风控或通过远程遥控来控制其升降等，针对于窗帘织物本身能够根据用户需求进行设定或变化的产品很少。
发明内容
本发明的目的是：使得智能窗帘的窗帘织物本身能够根据用户需求进行设定或变化。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种智能变色窗帘的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：采用涤纶阻燃纱线和具有通电发热效果的镀银导电锦纶长丝作为原料，其中，涤纶阻燃纱线的纱线密度范围在100d-120d之间；镀银导电锦纶长丝作为导电发热材料，纱线的纱线密度范围在70d-100d之间；
步骤2：将步骤1所述的涤纶阻燃纱线和镀银导电锦纶长丝织造成一种可染、不易燃烧的表层和具有导电性、加压即可使织物升温的里层通过接节点连接的双层导电织物，表层全部为涤纶阻燃纱线，里层局部织入镀银导电锦纶长丝；
步骤3：将步骤2制得的双层导电织物通过丝网印花的方式，结合双层导电织物结构的组合设计，使用感温变色粉调制的感温变色油墨在局部设定位置印花，烘干温度不超过50℃，得到一种电致热变色窗帘织物。
本发明的双层导电织物的表层用于感温变色油墨的丝网印花；里层织入导电材料，通电即可通过热传导加热表层，当表层面料升温至一定值时，感温变色油墨随之变色。
优选地，所述镀银导电锦纶长丝具有通电发热的效果，其制备方法包括以下步骤：
先对尼龙复丝进行预处理，再在尼龙复丝表面镀一层金属银形成金属银层，制作得到所述镀银导电锦纶长丝。
优选地，本发明的一种双层导电织物的面料结构的表层和里层通过均匀配置的接节点紧密连接。所述表层为五枚三飞经面缎纹组织，所述里层为五枚二飞纬面缎纹组织；每5个组织点之间所述接节点数为3个，使其具有优良的遮光效果。由于里纬含有镀银导电长丝，在染色印花时着色性差，因此位于表层的表纬的纬浮线将位于里层的里纬的纬组织点遮盖住，里纬的短纬浮长线配置在相邻表纬的两纬浮线之间。
优选地，步骤2中所述双层导电织物根据纱线配置不同分为两种面料组织，分别定义为第1种面料组织及第2种面料组织，其中：
第1种面料组织的经纱和纬纱均采用涤纶阻燃纱线，
第2种面料组织的经纱采用涤纶阻燃纱线，纬纱采用涤纶阻燃纱线和镀银导电锦纶长丝以不同的喂入比喂入；
由于第2种面料组织的里纬含有镀银导电长丝，因此在其纬纱两端通电加压后可快速升温。窗帘织物需要根据图案设计的变化效果，通过两种面料组织相互组合，在窗帘织物的图案或颜色需要变化的部分配以第2种面料组织在整个纬向方向上，其经向方向上的宽度与图案在经向方向上的宽度相等；织物其他不需要变化的区域的纬向方向全部配以第1种面料组织。由此可使窗帘织物图案或颜色需要变化的部分在配以第1种面料组织的多个矩形区域快速升温，避免了丝网印花在网版印花时图案定位偏移的问题，同时减少了导电材料的大面积使用，节约成本，降低能源消耗。
优选地，为实现织物印花图案变化的效果，作为优选方案，说明如下：纬纱根据其表经和表纬的排列不同可分为两种面料组织。步骤2中所述第1种面料组织的位于表层的表纬为纬纱一，位于里层的里纬为纬纱一；所述第2种面料组织的位于表层的表纬为纬纱一，位于里层的里纬为纬纱一/纬纱二＝2/5，其中，纬纱一为涤纶阻燃纱线，纬纱二为镀银导电锦纶长丝。
优选地，步骤2中所述双层导电织物的位于表层的表经和表纬除两侧布边外均为涤纶阻燃纱线；织物的布边长度不小于5cm，布边经纱配置为：位于表层的表经为涤纶阻燃纱线，位于里层的里经为镀银导电锦纶长丝；布边里经的镀银导电锦纶长丝与所述第2种面料组织各行里纬的镀银导电锦纶长丝交织时，整个织物在里层构成并联电路，接通电源即可连通电路回路。
优选地，步骤3所述丝网印花图案的所印位置应与步骤2中所述双层导电织物的组织结构相对应，将窗帘织物的图案或颜色需要变化的部分印在步骤2中所述第2种面料组织的表层，由于第2种面料组织的里层织入有导电材料，因此织物在电路开路时，表层受里层的热传导作用，所印图案部分可快速升温，当达到一定温度时，表层印花的图案即可按照花型设计产生相应的变化效果。
步骤3所述丝网印花是指用丝网作为版基，并通过感光制版方法，制成带有图文的丝网印版。丝网印刷由五大要素构成，丝网印版、刮板、油墨、印刷台以及承印物。利用丝网印版图文部分网孔可透过油墨，非图文部分网孔不能透过油墨的基本原理进行印刷。印刷时在丝网印版的一端倒入油墨，用刮板对丝网印版上的油墨部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端匀速移动，油墨在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印物上。
步骤3所述感温变色粉是一种颗粒为圆球型的微胶囊化颜料，其颗粒直径为3-9微米，颜料的颗粒越细，所调制的油墨或涂料的光泽也越好。可供应温度从-15℃到70℃。可因各种产品应用之需求不同，而设定不同之温度区间，一般变色温度设定区间从2℃到10℃，色浓度从低温到高温逐渐减，直到接近透明。作为优选方案，所述一种电致热变色窗帘织物所选取感温变色粉的变色温度为31度，窗帘颜色变化受室内温度影响较小。
优选地，步骤3中所述丝网印花的方式所采用的丝网印花浆的制备方法包括以下步骤：
将31度感温变色粉、固色光油按1:9或1:4的比例混合，先加入固色光油，再加入感温变色粉，充分搅拌约5-15分钟，直至颜色均匀，制得印花浆料。
优选地，步骤3中所述丝网印花的方式所使用网版的网目规格在150-200之间。
本发明的另一个技术方案是提供了一种智能变色窗帘，其特征在于，通过上述的加工方法制备得到，所述智能变色窗帘的里层局部织入的镀银导电锦纶长丝通电后通过热传导加热表层，当表层升温至一定值时，感温变色油墨随之变色。
本发明的另一个技术方案是提供了一种智能变色窗帘的智能控制系统，其特征在于，包括N个上述的智能变色窗帘，N个智能变色窗帘布置在目标区域的预先设定的位置，每个上述的智能变色窗帘沿经向方向的一端，将两侧布边底端成股的镀银导电锦纶长丝通过耦合装置分别耦合，N个耦合装置分别与N个节点模块相连接，每个节点模块用于实现对相连接的智能变色窗帘的控制，包括温度传感器和DA模块；所有节点模块与嵌入式单片机模块建立双向数据通信，嵌入式单片机模块则与用户使用的智能终端控制模块建立双向数据通信；
用户在手动控制模式下通过智能终端控制模块经由嵌入式单片机模块向目标节点模块下发控制指令，并将嵌入式单片机模块设定为手动控制模式，或者智能终端控制模块根据用户的指令将嵌入式单片机模块设定为自动控制模式，同时，智能终端控制模块经由嵌入式单片机模块接收由目标节点模块反馈的数据；
嵌入式单片机模块在自动控制模式下通过目标节点模块的温度传感器读取室内环境温度，依据室内环境温度控制目标节点模块的DA模块向对应的智能变色窗帘输出合适的电压，使得智能变色窗帘可导电部分的发热功率达到预定值；嵌入式单片机模块在手动控制模式下根据接收到的控制指令中包含的温度数据控制目标节点模块的DA模块向对应的智能变色窗帘输出合适的电压。
优选地，所述耦合装置包括两片将经纱全部夹持的铝片，将经纱全部夹持，并使用螺丝拧紧，等待接在智能控制装置的正、负极端口，加压供电。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明所述一种电致热变色窗帘织物，在双层窗帘织物里层织入导电材料，表层用感温变色油墨进行丝网印花，表里两层通过均匀配置的接节点紧密连接在一起；给里层的导电面料两端通电，控制电压输入使其到达不同的温度时，里层面料通过热传导作用加热表层面料，表层面料由于感温变色油墨温致变色的特性产生色变效果，使得窗帘织物的颜色或图案具有可控性。
(2)本发明所述双层导电织物通过里层的经纱与表层的纬纱交织，形成均匀分布的接结点，使两层面料牢固的结合在一起，保证了窗帘织物的遮光性、隔音性等功能。所述双层导电织物里层面料织入导电材料，通过组织点之间的配合，不会显现在表层，使得双层导电织物的表层具有可印染性；表层面料使用阻燃纱线，满足窗帘织物的不易燃烧的安全性。所述双层导电织物通过所述两种面料组织的组合设计，使得整块织物可在所要求图案颜色变化的部分快速升温，同时纬向方向上镀银导电锦纶长丝和阻燃纱线以一定的喂入比交替喂入，可在其具有较好升温效果的基础上减少导电材料的织入，节约成本和能源消耗。所述双层导电织物的两侧，将镀银导电纱线作为里经，织出约3-5cm宽的布边，在织物里层的经向方向上构成导电带，导电带上导电里经和导电里纬的交织点等电位，将整个织物里层纬向方向上的导电纬纱矩形区域全部并联，相较于同等导电织物省去了每行纱线的耦合装置，且连接效果较好，简化了导电材料的耦合装置。
(3)本发明所述一种与智能变色窗帘相连的智能平台控制系统，既可以使窗帘呈现出由于室内温度改变引起的织物颜色和图案的动态变化，将室内温度波动的可视化应用到室内设计中；也可由用户自己通过手机app主观地改变窗帘的图案或颜色，实现了窗帘织物的智能控制，达到用户与窗帘智能互动的目的，为窗帘设计的多样化提供新方向和应用。
附图说明
图1为窗帘面料织物组织图；
图2为窗帘面料图案设计和两种面料组织的配置；
图3为两种面料组织配置的经纱和纬纱示意表；
图4为窗帘织物等效电路图；
图5为窗帘织物布边耦合示意图；
图6为窗帘智能控制系统示意图；
图7为app终端控制模块的界面图；
图8为嵌入式单片机模块的原理图
图9为从节点模块模块的原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
(一)面料工艺
本发明提供的一种电致热变色窗帘织物的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：本发明电致热变色窗帘织物所用的原料为涤纶阻燃纱线和镀银导电锦纶长丝。涤纶阻燃纱线的纱线密度范围在100d-120d之间；导电发热材料为镀银导电锦纶长丝，纱线线密度范围在70d-100d之间。
所述镀银导电锦纶长丝，具有通电发热的效果，制备时先对尼龙复丝进行预处理，再在其表面镀一层金属银形成金属银层，等待使用；优选的，本发明为保证发热效果达到较佳状态，使用镀银导电锦纶长丝的规格为70d，电阻为8～10欧姆/米；所选涤纶阻燃纱线的规格为100d。
步骤2：将步骤1所述100d涤纶阻燃纱线和70d镀银导电锦纶长丝织造成一种表层和里层通过接节点连接的双层导电织物，其中表层全部为100d涤纶阻燃纱，可染、不易燃烧，安全系数高；里层局部织入70d镀银导电锦纶长丝，具有导电性，加压即可使织物升温。
(1)所述一种双层导电织物的表层用于感温变色油墨的丝网印花；里层织入导电材料，通电即可通过热传导加热表层，当表层面料升温至一定值时，感温变色油墨随之变色。
(2)参照图1，所述一种双层导电织物的面料结构，表层和里层通过均匀配置的接节点紧密连接，作为优选方案，表层为五枚三飞经面缎纹组织，里层为五枚二飞纬面缎纹组织；每5个组织点之间接节点数为3个，使其具有优良的遮光效果。由于里纬含有镀银导电长丝，在染色印花时着色性差，因此表纬的纬浮线必须将里纬的纬组织点遮盖住，里纬的短纬浮长线配置在相邻表纬的两浮长线之间。
(3)所述一种双层导电织物根据其纱线配置不同可分为两种面料组织，第1种面料组织的经纱和纬纱均采用100d阻燃纱线，第2种面料组织经纱采用100d阻燃纱线，纬纱采用100d阻燃纱线和70d镀银导电长丝以不同的喂入比喂入。由于第2种面料组织的里纬含有镀银导电长丝，因此在其纬纱两端通电加压后可快速升温。窗帘织物需要根据图案设计的变化效果，通过两种面料组织相互组合，在窗帘织物的图案或颜色需要变化的部分配以第2种面料组织在整个纬向方向上，其经向方向上的宽度与图案在经向方向上的宽度相等；织物其他不需要变化的区域的纬向方向全部配以第1种面料组织。由此可使窗帘织物图案或颜色需要变化的部分在配以第1种面料组织的多个矩形区域快速升温，避免了丝网印花在网版印花时图案定位偏移的问题，同时减少了导电材料的大面积使用，节约成本，降低能源消耗。参照附图2，所展示的是两种面料组织的组合配置，结合本实例窗帘的面料图案设计，织物需要变色的图案部分集中分布在三个区域，可划分为第一区、第二区、第三区。
(4)参照图3，所述一种双层导电织物的纬纱配置，为实现织物印花图案变化的效果，作为优选方案，说明如下：纬纱根据其表经和表纬的排列不同可分为两种面料组织，第1种面料组织：表纬：纬纱1；里纬：纬纱1；第2种面料组织：表纬：纬纱1；里纬：纬纱1/纬纱2＝2/5。第1种面料组织的表纬和里纬全部为纬纱1；第2种面料组织的表纬为纬纱1，里纬的配置为纬纱1/纬纱2＝2/5。所述纬纱1为100d涤纶阻燃纱线，所述纬纱2为70d镀银导电锦纶长丝。所述第1种面料组织和第2种面料组织的织物组织结构相同。
(5)参照图3，所述一种双层导电织物的经纱配置：表经和表纬除两侧布边外均为100d涤纶阻燃纱线；织物的布边长度不小于5cm，布边经纱配置：表经：100d涤纶阻燃纱线；里经：70d镀银导电锦纶长丝。布边里经的导电纱线与上述纬纱配置中第2种面料组织各行里纬的导电纱线交织时，整个织物在里层构成并联电路，接通电源即可连通电路回路。
(6)参照图4，展示的是一种双层导电织物里层的等效电阻示意图，本实例中R0和R0’分别为织物两边布边的等效电阻，R1-1至R1-n表示(3)中所述第一区内所有导电纬纱并联的等效电阻；R2-1至R2-n表示(3)中所述第二区内所有导电纬纱并联的等效电阻；R3-1至R3-n表示(3)中所述第三区内所有导电纬纱并联的等效电阻。
步骤3：将步骤2制得的双层导电织物通过丝网印花的方式进行图案印花，本实例需用两种浆料印花，一种为普通印花浆，另一种为感温变色油墨粉调制的感温变色油墨，结合双层导电织物所述两种面料组织的组合设计，将感温变色油墨印在面料所设计图案变化位置后烘干，温度不超过50℃，即可得到一种电致热变色窗帘织物。
(1)所述丝网印花图案的所印位置应与步骤2中所述双层导电织物的组织结构相对应，将窗帘织物的图案或颜色需要变化的部分印在步骤2中所述第2种面料组织的表层，由于第2种面料组织的里层织入有导电材料，因此织物在电路开路时，表层受里层的热传导作用，所印图案部分可快速升温，当达到一定温度时，表层印花的图案即可按照花型设计产生相应的变化效果。
(2)所述丝网印花是指用丝网作为版基，并通过感光制版方法，制成带有图文的丝网印版。丝网印刷由五大要素构成，丝网印版、刮板、油墨、印刷台以及承印物。利用丝网印版图文部分网孔可透过油墨，非图文部分网孔不能透过油墨的基本原理进行印刷。印刷时在丝网印版的一端倒入油墨，用刮板对丝网印版上的油墨部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端匀速移动，油墨在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印物上。
(3)所述感温变色粉是一种颗粒为圆球型的微胶囊化颜料，其颗粒直径为3-9微米，颜料的颗粒越细，所调制的油墨或涂料的光泽也越好。可供应温度从-15℃到70℃。可因各种产品应用之需求不同，而设定不同之温度区间，一般变色温度设定区间从2℃到10℃，色浓度从低温到高温逐渐减，直到接近透明。作为优选方案，所述一种电致热变色窗帘织物所选取感温变色粉的变色温度为31度，窗帘颜色变化受室内温度影响较小。
(4)所述感温变色油墨的制备，作为优选方案，将31度感温变色粉、固色光油按1:9或1:4的比例混合，先加入固色光油，再加入感温变色粉，充分搅拌约5-15分钟，直至颜色均匀，制得感温变色的印花浆料；
(5)所述适用于感温变色油墨的丝网印花所使用网版的网目规格在150-200之间。
步骤4：选取窗帘织物延经向方向的一端，将两侧布边底端成股的导电纱线通过耦合装置分别耦合，等待接通在智能控制装置的正、负极端口，电路联通。参照图5，所述一种电致热变色窗帘织物的耦合装置为上下两片铝片，将经纱全部夹持，并使用螺丝拧紧，等待接通在智能控制装置的正、负极端口，加压供电。
(二)控制平台系统
本实例的智能控制平台叙述如下：
参照图6，本发明的智能控制系统包括手机app终端控制模块、嵌入式单片机模块和从节点模块三个部分。用户在手机app终端控制模块选择自动变色模式或手动变色模式，通过蓝牙无线通信将指令传输给嵌入式单片机模块，单片机中程序对数据进行处理。从节点模块中的温度传感器与单片机之间通过蓝牙无线通信相互传输信息；而DA模块由单片机直接控制，实现下一步指令，最终通过输出端口输出至窗帘中的导电纱线，由于电压不同，窗帘发热功率不同，从而使窗帘达到不同的温度。
参照图7，展示的是手机app终端控制模块的界面图，包括自动变色模式与手动变色控制模式的两个控制按钮。用户点击选择自动变色模式后，当温度传感器所处位置的环境温度达到25度时，窗帘的部分图案和颜色开始变化；用户点击选择手动变色控制模式时，窗帘的部分图案和颜色即可根据用户要求自动变化。参照附图8，展示的是嵌入式单片机模块的原理图，一方面与终端控制模块建立无线通信，另一方面控制从节点模块，同时接电源为其供电。嵌入式单片机模块接收终端控制模块发送的指令后在自动变色模式状态和手动变色模式状态之间切换,嵌入式单片机模块工作在自动变色模式状态时,通过蓝牙无线通信将温度传感器测量得到的室内温度数据反馈至嵌入式单片机模块，单片机读取到环境温度达到25度时，传输指令给DA模块，输出合适的电压；嵌入式单片机模块工作在手动变色模式状态时，直接传输指令DA模块，输出合适的电压。
参照图9，展示的是从节点模块的结构原理图,包括温度传感器和DA模块，实现对窗帘的智能控制。温度传感器在嵌入式单片机设定为自动变色模式状态下，可以测量环境温度，并将读取到的数据通过蓝牙无线反馈给单片机。当DA模块接收到单片机的工作指令时，通过数据分析和指令转换，最终输出合适的电压至窗帘织物两端的耦合器，使窗帘织物可导电部分的发热功率达到预定值，即升温至31度时，窗帘织物印有感温变色浆料的部分图案和颜色随之变化。
